預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞超高壓液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著全球工業(yè)化進程的加速，液壓機的應(yīng)用越來越廣泛，逐漸從傳統(tǒng)的機械領(lǐng)域向國防工業(yè)、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域擴展。與此同時，液壓機也呈現(xiàn)重載化、小型化趨勢，其鍛造速度、壓下精度也隨之提高，這就對其核心部件液壓缸提出了更高要求。
　　作為液壓機的核心部件，液壓缸直接決定了液壓機的承載能力、工作精度和鍛造速度，液壓機的重載化、小型化也促使液壓缸往超高壓化、小尺寸化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的液壓缸設(shè)計方法顯然已經(jīng)無法滿足要求。預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞

2、超高壓液壓缸具有高承壓、高疲勞壽命、小尺寸、安全性好等優(yōu)點，已經(jīng)成為制造超高壓液壓缸的最佳選擇。目前，對于預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞超高壓缸已經(jīng)進行了大量的研究，但大都是將鋼絲層簡化為當(dāng)量外壓，并未考慮鋼絲層間的摩擦，也就無法準(zhǔn)確反映芯筒和鋼絲層的應(yīng)力和應(yīng)變的變化規(guī)律;對于纏繞過程中鋼絲分層數(shù)對纏繞缸的影響也沒有進行具體研究。因此，本文采用預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞技術(shù)設(shè)計80MPa超高壓液壓缸，在對其進行ANSYS仿真分析時考慮鋼絲層間摩擦力、分層降溫加壓，

3、研究結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映芯筒和鋼絲層應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律;對纏繞過程中的鋼絲分兩層、五層和十層纏繞進行分析，得出鋼絲分層數(shù)對纏繞缸的影響。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先，介紹預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞液壓缸的結(jié)構(gòu)形式、工作原理、優(yōu)勢和設(shè)計纏繞缸所遵循的原則，并根據(jù)彈塑性力學(xué)的相關(guān)知識推導(dǎo)出纏繞缸的相關(guān)計算公式，計算出80MPa纏繞缸的芯筒和鋼絲層的尺寸。將纏繞過程分為五層計算，得出纏繞時每層施加的初張力和每層纏繞完畢后芯筒內(nèi)壁的應(yīng)力分布、半徑收縮量。

4、
　　然后，借助有限元分析軟件ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言APDL建立80MPa纏繞缸的有限元模型，模擬預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞過程和纏繞缸的合成狀態(tài)。針對纏繞缸的結(jié)構(gòu)，將預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞過程分為五層分析，得出每層纏繞完畢后芯筒和鋼絲層的應(yīng)力分布、芯筒內(nèi)壁的切向應(yīng)力和半徑收縮量;纏繞完畢后芯筒內(nèi)壁加壓，模擬纏繞缸的合成狀態(tài)，分析芯筒和鋼絲層的應(yīng)力分布。將鋼絲分為十層和兩層纏繞，研究鋼絲分層數(shù)對纏繞缸的影響。分析結(jié)果表明:有限元仿真值和理論計算值

5、高度吻合，并且符合設(shè)計纏繞缸所遵循的原則;鋼絲分層數(shù)越多，有限元仿真值越接近理論計算值，預(yù)緊效果越好。
　　最后，介紹纏繞過程中的工藝要求并對80MPa超高壓液壓缸進行五層纏繞施工。對每層纏繞完畢后芯筒內(nèi)壁的應(yīng)變進行測試，計算得出內(nèi)壁切向應(yīng)力;對每層纏繞完畢后的芯筒內(nèi)徑進行測量，得出芯筒內(nèi)壁的半徑收縮量。將測試結(jié)果同理論計算值和有限元模擬值進行比較，結(jié)果表明:三者吻合度較高，從而驗證理論計算和有限元分析的正確性。
　　本文采